Телекомунікаційні системи та мережі. Том 1. Структура й основні функції.  /  Зміст  /  Розділ 1. Основи побудови телекомунікаційних систем  /  Тема 1.1. Місце систем телекомунікацій в інформаційній інфраструктурі сучасного суспільства

Зміст:

1.1.1. Мета й завдання Глобальної інформаційної інфраструктури

Сучасний етап розвитку світової цивілізації характеризується переходом від індустріального до інформаційного суспільства, що передбачає нові форми соціальної й економічної діяльності, базовані на широкому використанні інформаційних і телекомунікаційних технологій. Технологічною основою такого суспільства є Глобальна інформаційна інфраструктура — ГІІ (Global Information Infrastructure, GII), яка має забезпечити можливість вільного доступу до інформаційних ресурсів кожного жителя планети.

У свою чергу, матеріальною й одночасно системоутворюючою основою подібної інфраструктури є системи телекомунікацій. Створення високоефективного телекомунікаційного середовища є найважливішою національною проблемою. Без її розв’язання проблематичною виявиться побудова інформаційного суспільства і впровадження досягнень інформаційних технологій у сфері виробництва, бізнесу, науки, освіти, медицини й культури. Функції телекомунікаційних систем (ТКС) настільки інтегровані до ГII, що в багатьох випадках не вдається чітко їх розділити. У зв’язку з цим структуру й завдання ТКС доцільно розглядати через структуру й функції ГII. Така спорідненість відображається і в термінології, яка використовується при визначенні ГII та ТКС. Так, наприклад, відповідно до рекомендацій Міжнародного союзу електрозв’язку (International Telecommunications Union, ITU-T) Y.100 «General overview of the Global Information Infrastructure standards development» та Y.101 «Global Information Infrastructure terminology: Terms and definitions» термін ГII визначений як «сукупність мереж, апаратури кінцевого користувача, інформації й людських ресурсів, що може бути використана для доступу до корисної інформації, для зв’язку користувачів один з одним, роботи, навчання, одержання розважальної інформації з неї в будь-який час й у будь-якому місці при прийнятній вартості за певною глобальною шкалою».

На сьогодні ІTU-T затвердив сім основних рекомендацій щодо принципів побудови GII:

  • Y.100 — General overview Global Information Infrastructure standards development (Загальний огляд стандартів розвитку GII);
  • Y.101 — Global Information Infrastructure terminology: Terms and definitions (Термінологія GII: Терміни і визначення);
  • Y.110 — Global Information Infrastructure principles and framework architecture (GII: Принципи й архітектура);
  • Y.120 — Global Information Infrastructure scenario methodology (Методологія сценаріїв GII);
  • Y.130 — Information communication architecture (Інформаційно-комунікаційна архітектура);
  • Y.140 — Global Information Infrastructure (GII): Reference points for interconnection framework (GII: Еталонні точки взаємодії);
  • Y.140.1 — Guideline for attributes and requirements for interconnection between public telecommunication network operators and service providers involved in provision telecommunication services (Основні положення для атрибутів і вимог при взаємодії операторів телекомунікаційних мереж і при наданні телекомунікаційних послуг).

GII розглядається як майбутня інфраструктура інформаційного суспільства, яка обслуговує його інформаційні (науку, освіту, засоби масової інформації, рекламу тощо) й інші структури (рис. 1.1.1). GII має бути інфраструктурою, яка забезпечує розвиток, реалізацію і функціональну сумісність існуючих і майбутніх служб і аплікацій (від англ. application або рос. приложение) у галузі телекомунікацій і інформаційних технологій з можливістю вільного доступу до її ресурсів будь-якого жителя планети в довільному місці й у будь-який час із забезпеченням необхідного рівня безпеки й конфіденційності в умовах прийнятної вартості та якості. Вірогідними сферами аплікацій GII повинні стати електронна торгівля, телемедицина, міські інформаційні служби, інтелектуальні системи транспортування, системи позиціювання, електронні бібліотеки та музеї.

Рис. 1.1.1. Загальна архітектура GII

Основними цілями створення Глобальної інформаційної інфраструктури є:

  • забезпечення великого різноманіття послуг зв’язку;
  • підтримка великої кількості відкритих аплікацій;
  • охоплення всіх форм інформації (аудіо, текст, дані, зображення, відео тощо), її використання і транспортування;
  • підтримка прозорого й толерантного інтерфейсу;
  • забезпечення сумісності і взаємодії різних телекомунікаційних мереж, обладнання обробки інформації, бази даних і терміналів;
  • допуск конкуренції між операторами в інформаційному і телекомунікаційному секторах;
  • забезпечення прийнятності за вартістю послуг (affordability), що надаються GII, а також доступності (availability), що відображає можливість використання сервісів або ресурсів GII;
  • підтримка національних і місцевих особливостей (діалогів) в елементах культури (cultural elements), що дозволяє використовувати національні алфавіти і відповідні їм шрифти, локальні правила представлення адрес і різних кодів (дат, телефонних номерів, валюти, найменувань країн та ін.);
  • забезпечення інтероперабельності (interoperability), тобто здатності систем або аплікацій обмінюватися і використовувати спільно різну інформацію;
  • забезпечення керованості (manageability), заснованої на наданні організаціям і користувачам можливості контролю поширення і використання різних ресурсів;
  • мінімізація (minimalism) використання необхідних ресурсів для функціонування GII;
  • підтримка мобільності (mobility), тобто забезпечення можливості доступу до ресурсів при різному місцерозташуванні користувача, у тому числі при його переміщенні, а також здатність інфраструктури GII ідентифікувати і визначати місцеположення джерела запитів;
  • забезпечення безперервності обслуговування в просторі і в часі (nomadicity);
  • максимізація продуктивності (реrformance) таких характеристик, як швидкості обробки транзакцій, швидкості регенерації зображень тощо;
  • підтримка переносимості (portability) програмного забезпечення і даних з однієї системи на іншу;
  • забезпечення необхідного рівня якості (quality), який очікує отримати користувач сервісу;
  • забезпечення заданих показників надійності (reliability), оцінюваних через імовірність того, що продукт або система виконуватимуть свої функції належним чином протягом певного періоду часу;
  • забезпечення масштабованості (scalability), що відображає властивість продуктів, сервісів або систем ефективно виконувати свої функції в широкому діапазоні параметрів, які визначають технічні і ресурсні характеристики нижчерозміщеної платформи і/або підтримувального середовища (прикладами таких характеристик можуть служити: кількість аплікацій, кількість вузлів мережі, максимальна кількість обслуговуваних користувачів, кількість оброблюваних транзакцій);
  • забезпечення безпеки (security), заснованої на захисті ресурсів (апаратних, програмних, інформаційних) від випадкових або навмисних дій, що викликають несанкціонований доступ до ресурсів і порушення конфіденційності їх використання, модифікацію і руйнування ресурсів, а також розкриття інформації;
  • простота використання (usability) продуктів, сервісів, аплікацій GII.

Для досягнення цих властивостей у GII використовуються базові технології таких видів індустрії:

  • комп’ютерної;
  • телекомунікаційної;
  • інформаційних аплікацій або сервісів, які називаються також індустрією змістовних сервісів або аплікацій (content or арplication industry), яких визначають встановлені сценарії надання послуг (сервісу) кінцевому користувачеві, забезпечуючи узгодженість, цілісність, завершеність і їх комбінації;
  • побутових електронних приладів (consumer electronics).

GII є надзвичайно складною комплексною архітектурою, яку неможливо представити у вигляді певної єдиної еталонної моделі, тому для визначення властивостей, послуг, принципів функціонування, організаційної структури й інших аспектів GII використовується набір різних моделей, а саме:

  • модель середовища, яке еволюціонує;
  • структурна модель;
  • модель функціонального групування;
  • модель блокового подання;
  • функціональна модель.

Найбільш загальною моделлю призначеного для користувача бачення GII служить її подання у вигляді еволюціонуючого середовища, яке реалізує:

  • акумуляцію й інтеграцію різноманітних інформаційних, комунікаційних, проблемно-орієнтованих і мультимедійних послуг, наприклад, прикладних сервісів у вигляді електронної пошти, відеоконференції, телемаркетингу, телемедицини, дистанційної освіти тощо;
  • гарантований персональний доступ до сервісів і ресурсів GII незалежно від часу і місця перебування споживача за допомогою інтелектуальних інформаційних засобів, таких як різні термінали, пристрої введення/виведення даних, комунікаційні прилади, обладнання з обробки інформації, а також їх комбінації;
  • усі організаційно-технологічні аспекти підтримки функціонування GII.

При цьому узагальнена модель доступу користувача до прикладних і комунікаційних сервісів мережної інфраструктури GII може відповідати різним типам сучасних мережних технологій, інтегрованих у єдине телекомунікаційне середовище. Мережними компонентами GII можуть бути мережі пакетної комутації, кабельного телебачення, сучасні локальні мережі тощо.

Для детальнішого опису GII застосовується структурна модель, побудова якої заснована на методі функціональної декомпозиції (на противагу фізичному представленню). Така модель визначає функціональну структуру GII (Functional structure GII) і складається з таких функціональних рівнів:

  • рівня мережної інфраструктури (network infrastructure) — найнижчого рівня;
  • рівня програмного забезпечення середнього рівня (middleware);
  • рівня аплікацій (application).

Мережна інфраструктура надає сервіс для транспортування різних видів інформації і використовує різноманітні типи мереж, за допомогою яких реалізується доступ користувачів до ресурсів GII.

Середній рівень уміщує функції, що реалізовують універсальні сервіси різних аплікацій, до яких належать, наприклад, засоби забезпечення захисту інформації, служба довідки, служба імен, сервіси управління даними, облік вартості обслуговування (білінг) тощо.

Рівень аплікацій охоплює широкий спектр мережних та інформаційних проблемно-орієнтованих послуг (сервісів), надання яких кінцевому користувачеві є основним призначенням GII і включає електронну пошту, телефонний сервіс, відеоконференції, телемаркетинг, телемедицину, інтерактивну передачу мовлення і відеоданих, оперативний пошук розподілених документів гіпермультимедіа.

Подальша деталізація представлення структури GII включає опис композицій груп однорідних функцій за допомогою відповідних моделей, які називаються моделями функціонального групування (Functional groupings).

Перша модель включає чотири групи функцій, призначення яких залежно від рівнів абстракції (знизу вгору) впорядковано таким чином:

  • мережний рівень (Network Level), який включає мережі комутації, транспортні мережі, призначені для користувача мережі і забезпечує сервіс транспортування інформації між кінцевими системами і підтримку мережного управління;
  • рівень організації роботи мережної інфраструктури (Networking Level), який моделює логічні мережі, включаючи відповідні засоби адміністративного управління роботою мереж, засоби управління з’єднаннями і сервісами і включає засоби комплексування і організації спільної роботи різнотипних мережних технологій із забезпеченням різних функцій для управління роботою нижчерозміщеного мережного рівня;
  • рівень сервісу (Service Level), який реалізує функції обробки, зберігання і розподілу інформації, надає функції виклику аплікацій і управління ними, здійснює підтримку мультимедіа-технологій і надає розвинені телекомунікаційні сервіси як для бізнес-аплікацій, так і для кінцевих користувачів;
  • рівень аплікацій (Application Level) містить увесь спектр ГII прикладних послуг, що надаються.

Подальша деталізація моделі функціонального групування полягає у розбитті груп функцій на підгрупи, виділені в блоки, що відображають, наприклад, функції Middleware:

  • розподілену обробку і зберігання інформації (Distributed Information Processing&Storage Services);
  • засоби, що забезпечують надання сервісу (Enabling and Feature Providing Services), що включають зокрема функції реєстрації, автентифікації, захисту інформації, довідки, бюджетування і білінгу та ін.

Друга модель функціонального групування передбачає виділення на верхньому рівні таких функціональних блоків:

  • області мережних операцій (Network Operations Domain, NOD);
  • сервісів розподіленої обробки і зберігання інформації (Distributed Information Processing & Storage Services, IP&SP);
  • сервісів основної і функціонально розширеної комунікації для бізнес-аплікацій.

Функціональний блок NOD у свою чергу поданий у вигляді композиції таких модулів:

  • платформи транспортування і управління (Transport and Control Platform, T&CP);
  • платформи забезпечення функціонально розширеного сервісу (Enhanced Service Providing Platform, ESPP);
  • платформи управління (Management Platform, MP);
  • основних і розширених телекомунікаційних сервісів (Basic & Enhanced Telecommunications Services).

Остаточно деталізацію опису властивостей ГІІ здійснюють так звані функціональні моделі (Functional model), зокрема модель, що визначає склад функціонально-орієнтованих систем мережної інфраструктури (елементів ГІІ) і стекову структуру їх функціональних модулів.

При цьому елементами ГІІ можуть служити:

  • кінцеве обладнання користувачів (End User Equipment, EUE), як, наприклад, інформаційні прилади (Information Apptainces, IA);
  • мережі доступу до ядра мережної інфраструктури ГІІ (Access Network);
  • мережі ядра інфраструктури ГІІ (Core Network);
  • домашні мережі (Customer Premises Network);
  • сервери аплікацій (Application Server) та ін.

Стекові структури у свою чергу залежать від типу систем, що їх реалізують, наприклад, для кінцевої системи такий стек складається з таких п’яти рівнів модулів:

  • транспортного (transport), що забезпечує базовий сервіс транспортування даних;
  • управління транспортом (transport control), що реалізовує розширені функції мережного управління, наприклад, управління віртуальними мережами;
  • навігації (navigation), що забезпечує функціональність, пов’язану з пошуком і переміщенням інформації в мережі за запитами користувачів;
  • форматування інформації з метою переформатування даних при використанні багатьох форматів представлення даних, а також забезпечення виведення інформації в термінах культурних елементів кінцевого користувача;
  • власне аплікацій (Application).

Для мережних елементів інфраструктури ГІІ стек включає тільки два модулі найнижчих рівнів.

Поділ на рівні і моделі ГІІ дозволяє згрупувати за проблемами, функціями або структурними характеристиками окремі складові елементи ГІІ і ТКС. Лише вивчивши їх, можна отримати цілісне уявлення про систему в цілому.